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导语：研究人员通过对异构体ITIC-2Cl-δ和ITIC-2Cl-γ准平面异质结制备了两种新型有机太阳能电池 ， 光电转换效率（PCE）高达17.6% 。
1.前言
含有给受体材料的平面异质结（PHJ）一般由多重自旋涂层形成 ， 由于溶剂的溶胀和分子的扩散效应 ， PHJ薄膜中可能会产生微小的纳米级体异质结（BHJ）区域 。 因此 ， 研究人员将该结构定义为准平面异质结（Q-PHJ） 。 虽然Q-PHJ 型有机太阳能电池（OSCs）的效率落后于BHJ OSCs ， 但其仍然具有一定优势 。 含有给受体的活性层形成了单独的双层结构 ， 二者之间接触产生的D/A界面能够有效地解离激子 。 在这种情况下 ， 产生的空穴在给体中传输 ， 电子在受体中传输 ， 可以减少器件运行期间电荷复合的需要 ， 这种垂直相分离比BHJ的形态更容易控制 。
另一方面 ， 激子的长寿命和扩散距离确保了大多数激子扩散到D/A界面进行解离 。 随着具有长程激子扩散的IT-4F、Y6、和Y6-BO等新型非富勒烯受体的出现 ， Q-PHJ OSCs的光电转换效率（PCE）进一步接近或超过BHJ OSCs 。 通过对一些受体衍生物的单晶结构分析表明 ， 这些分子具有由相邻分子的强相互作用构成的3D互穿网络结构 ， 进一步促进了激子和电荷在多个方向上的转移 ， 可用于产生优异的Q-PHJ OSCs 。
图1:相关分子结构与不同异质结形态等
为了证明这种3D网络受体的优越性 ， 近日 ， 南方科技大学何凤教授研究团队基于异构体ITIC-2Cl-δ和ITIC-2Cl-γ制备了两种新型Q-PHJ OSCs 。 从其晶体堆积图中发现 ， ITIC-2Cl-γ的3D网络结构比ITIC-2Cl-δ具有更好的电荷迁移率和更线性的填充结构 。 研究发现 ， 基于D18:ITIC-2Cl-γ的PHJ器件的PCE为12.44% ， 远大于基于D18:ITIC-2Cl-δ的PHJ器件（PCE为9.74%） 。 此外 ， 研究人员进一步通过器件优化 ， 制备出基于D18:BTIC-BO-4Cl的Q-PHJ OSCs 。 与BHJ OSCs相比 ， 该Q-PHJ器件获得了高达17.60%的PCE ， 是目前报告的Q-PHJ OSCs中的效率最高值之一 。
图2:相关器件的光伏性能
图3: 相关分子器件的掠入射广角X射线谱表征
本文关键词：有机太阳能电池 ， 平面异质结 ， 体异质结 ， 电荷传输 ， 激子解离 ， D18 ， BTIC-BO-4Cl 。
D18：2433725-54-1
【陨石坑|何凤团队AM: 17.6%！高效率准平面异质结有机太阳能电池】Y6-BO：2389125-23-7
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